中国光纤激光器屡获突破 中美激光器差距仍有5到10年
来源:百度文库 编辑:超级军网 时间:2024/04/29 16:27:49
OFweek激光网讯——今年以来,国内激光器研发领域捷报频传。4月23日,我国首台万瓦连续光纤激光器在武汉光谷问世,成为继美国后第二个掌握此技术的国家。从新华社报道来看,这台由武汉锐科公司研制的光纤激光器采用相干合成技术,将10个功率为1.1千瓦光纤激光器的激光束合成一束,最终产生1万瓦的强大能量。
而3月份,《中国科学报》也报道了国防科技大学光电科学与工程学院刘泽金教授的成果。报道称刘泽金教授率领课题组,发明了两种新的相位控制方法,令"千瓦级光纤激光相干合成试验系统"的各项技术指标都达到该领域的国际最高水平。
《中国科学报》同月还报道了中国科学院半导体所林学春研究员的事迹。报道中提到中科院已实现全固态激光器输出功率达到8千瓦,而5千瓦级的全固态激光器已实现工业化应用。
高平均功率的全固态激光器是当前激光器研发领域的热点,不但在工业领域得到广泛应用,美国军方还直接以商用全固态激光器为核心,研发激光武器。那么中国的激光器研发在世界上是什么水平?
先来进行一系列的名词解释。什么是激光?1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光--激光。他们为此发表了重要论文,并获得1964年的诺贝尔物理学奖。激光原理的物理学描述是,当物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生一种不发散的强光。
从上述描述我们可以看出激光器需要有能量输入(电注入、高能电子束注入、光源、气体放电、化学反应的能量等)和工作物质(将各种形态的能量输入转换为不发散的激光)。所以根据工作物质的形态分类,激光器可以分为固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器和自由电子激光器。
全固态激光器是指以半导体激光器为一部固体激光器输入能量的激光器。它集半导体激光器和固体激光器的优点于一体,具有体积小、重量轻,能量转换效率高,光束质量好,可靠性高,寿命长,启动速度快等一系列优点。
而固体激光器以掺有金属离子的晶体或玻璃基质为工作物质。所以根据工作物质的形状,全固态激光器又可以分为棒状激光器、板条激光器、盘片激光器和光纤激光器。其中,光纤激光器以双包层掺镱光纤为工作物质,其制造成本低廉、可挠性带来的小型化优势令其受到工业界的特别关注,所以在描述上一般将前三类统统称为全固态激光器,光纤激光器被单独列出。
出于弹道导弹防御的需求,美国军方从70年代起就非常注重大功率激光武器的研制。其中进展最大的是ABL项目的氧碘化学激光器(属于气体激光器),该激光器以波音704-400F为载机,输出功率达到兆瓦级,目标是摧毁数百公里外处于助推段的洲际导弹。尽管ABL在2010年进行两次成功的打靶测试,但美国军方认为激光器功率还要提升20-30倍,距离研制目标过远。所以,在军费削减的大形势下,ABL项目下马转为技术储备,项目名称也改为ALTB。
美国陆军在90年代还与以色列联合研制了战术高能激光武器(THEL)。这是一款氟化氘化学激光器,目标输出功率达到40万瓦,可拦截10公里外的飞机、火箭弹等。1996年,该激光器在白沙导弹靶场击落2枚飞行中的苏制122毫米火箭弹。THEL存在体积巨大,无法装载在地面车辆上、化学工质储备麻烦等战术缺陷,最终也未能实用化。
化学激光器具有输出功率大的优势,所以最早受到军方重视,但体积过于巨大是其致命缺陷。中国在这一领域的研究鲜有曝光,所以难以比较,但应该难以企及美国,毕竟别人的产品已进行实弹打靶测试。
近年来,全固态激光器在输出功率上不断取得突破,在工业领域受到热捧,美国军方此时又将目光转回。全固态激光器虽然在输出功率上不及化学激光器,但其输出功率的不断提高也开始接近100千瓦的武器化门槛,而且其在小型化上有着无可比拟的优势。
美国陆、海、空三军在2002年发起联合高功率固体激光武器项目(JHPSSL)。2009年该项目取得重大突破,诺·格公司将7个输出功率15千瓦的板条全固态激光器进行光束相干合成,得到功率为105千瓦的高能光束。至2010年该激光器已累计运行超过6小时(这6小时功率都在100千瓦以上)。
美国海军还自行发展了激光近距离武器系统(LaWS),项目承包商为雷锡恩公司,目标是将该激光武器系统安装在密集阵武器系统侧面,激光器可对付15千米外的目标,保留的20毫米加特林速射炮负责1.5千米距离上的目标。LaWS采用了6台IPG公司生产的5千瓦级光纤激光器,实现总输出功率32千瓦。值得一提的是,LaWS为了降低系统复杂程度,并未采用光束相干合成技术,而是选择将6条光纤紧密排列。LaWS系统在2012年8月进行首次海上打靶试验,成功击落无人靶机。LaWS项目的目标是获得100千瓦输出功率,按照美国商用光纤激光器目前发展的速度,该目标在2016年实现并不是遥不可及的目标。
现在我们可以看出在固体激光器领域,国内产品与美国的差距。我国8千瓦级的全固态激光器今年还处于实验室状态,而美国在09年已将15千瓦级产品用于激光武器。我国最先进的单模光纤激光器输出功率今年还是1千瓦级,美国也在09年将5千瓦产品武器化。而作为行业翘楚的美国IPG公司在09年还展示10千瓦级的单模光纤激光器,武汉锐科在今年将10个单模光纤激光器通过光束相干合成才获得10千瓦的输出。可以说,单在输出功率方面,乐观估计,我国全固态激光产品与美国还有5-10年的差距。
美国军方现在执行的激光项目繁多,除了前述的JHPSSL和LaWS,还有HELTD、MLD激光武器演示项目。HELTD、MLD研究的是激光武器跟踪、瞄准控制,简单地说,JHPSSL是激光炮,HELTD、MLD则是它的炮座,前者是装在一辆高机动越野卡车上,后者装在军舰上。在光纤激光器方面,美军还有100千瓦级吊舱式激光武器、10千瓦级MK-38-TLS反小艇系统两个项目。此外美军还进行自由电子激光(FEL)器的预研,JHPSSL项目也在新型板条、光纤、盘片激光器领域进行探索,期望提高激光器的能量转换效率。
从美国激光器的发展历程来看,除了军方重视投入大量资金外,其商用激光器技术进步在激光武器化方面也起了关键作用,在全固态激光器领域,其军用与商用已出现相互促进提高的态势。
激光武器现在已突破小型化限制,不多久就可在军舰、战斗机上实际装备,现有的导弹武器可能会失去原有价值,一场新的军事革命即将来临。
http://laser.ofweek.com/2013-04/ART-240002-8500-28681099.html
OFweek激光网讯——今年以来,国内激光器研发领域捷报频传。4月23日,我国首台万瓦连续光纤激光器在武汉光谷问世,成为继美国后第二个掌握此技术的国家。从新华社报道来看,这台由武汉锐科公司研制的光纤激光器采用相干合成技术,将10个功率为1.1千瓦光纤激光器的激光束合成一束,最终产生1万瓦的强大能量。
而3月份,《中国科学报》也报道了国防科技大学光电科学与工程学院刘泽金教授的成果。报道称刘泽金教授率领课题组,发明了两种新的相位控制方法,令"千瓦级光纤激光相干合成试验系统"的各项技术指标都达到该领域的国际最高水平。
《中国科学报》同月还报道了中国科学院半导体所林学春研究员的事迹。报道中提到中科院已实现全固态激光器输出功率达到8千瓦,而5千瓦级的全固态激光器已实现工业化应用。
高平均功率的全固态激光器是当前激光器研发领域的热点,不但在工业领域得到广泛应用,美国军方还直接以商用全固态激光器为核心,研发激光武器。那么中国的激光器研发在世界上是什么水平?
先来进行一系列的名词解释。什么是激光?1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光--激光。他们为此发表了重要论文,并获得1964年的诺贝尔物理学奖。激光原理的物理学描述是,当物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生一种不发散的强光。
从上述描述我们可以看出激光器需要有能量输入(电注入、高能电子束注入、光源、气体放电、化学反应的能量等)和工作物质(将各种形态的能量输入转换为不发散的激光)。所以根据工作物质的形态分类,激光器可以分为固体激光器、液体激光器、气体激光器、半导体激光器和自由电子激光器。
全固态激光器是指以半导体激光器为一部固体激光器输入能量的激光器。它集半导体激光器和固体激光器的优点于一体,具有体积小、重量轻,能量转换效率高,光束质量好,可靠性高,寿命长,启动速度快等一系列优点。
而固体激光器以掺有金属离子的晶体或玻璃基质为工作物质。所以根据工作物质的形状,全固态激光器又可以分为棒状激光器、板条激光器、盘片激光器和光纤激光器。其中,光纤激光器以双包层掺镱光纤为工作物质,其制造成本低廉、可挠性带来的小型化优势令其受到工业界的特别关注,所以在描述上一般将前三类统统称为全固态激光器,光纤激光器被单独列出。
出于弹道导弹防御的需求,美国军方从70年代起就非常注重大功率激光武器的研制。其中进展最大的是ABL项目的氧碘化学激光器(属于气体激光器),该激光器以波音704-400F为载机,输出功率达到兆瓦级,目标是摧毁数百公里外处于助推段的洲际导弹。尽管ABL在2010年进行两次成功的打靶测试,但美国军方认为激光器功率还要提升20-30倍,距离研制目标过远。所以,在军费削减的大形势下,ABL项目下马转为技术储备,项目名称也改为ALTB。
美国陆军在90年代还与以色列联合研制了战术高能激光武器(THEL)。这是一款氟化氘化学激光器,目标输出功率达到40万瓦,可拦截10公里外的飞机、火箭弹等。1996年,该激光器在白沙导弹靶场击落2枚飞行中的苏制122毫米火箭弹。THEL存在体积巨大,无法装载在地面车辆上、化学工质储备麻烦等战术缺陷,最终也未能实用化。
化学激光器具有输出功率大的优势,所以最早受到军方重视,但体积过于巨大是其致命缺陷。中国在这一领域的研究鲜有曝光,所以难以比较,但应该难以企及美国,毕竟别人的产品已进行实弹打靶测试。
近年来,全固态激光器在输出功率上不断取得突破,在工业领域受到热捧,美国军方此时又将目光转回。全固态激光器虽然在输出功率上不及化学激光器,但其输出功率的不断提高也开始接近100千瓦的武器化门槛,而且其在小型化上有着无可比拟的优势。
美国陆、海、空三军在2002年发起联合高功率固体激光武器项目(JHPSSL)。2009年该项目取得重大突破,诺·格公司将7个输出功率15千瓦的板条全固态激光器进行光束相干合成,得到功率为105千瓦的高能光束。至2010年该激光器已累计运行超过6小时(这6小时功率都在100千瓦以上)。
美国海军还自行发展了激光近距离武器系统(LaWS),项目承包商为雷锡恩公司,目标是将该激光武器系统安装在密集阵武器系统侧面,激光器可对付15千米外的目标,保留的20毫米加特林速射炮负责1.5千米距离上的目标。LaWS采用了6台IPG公司生产的5千瓦级光纤激光器,实现总输出功率32千瓦。值得一提的是,LaWS为了降低系统复杂程度,并未采用光束相干合成技术,而是选择将6条光纤紧密排列。LaWS系统在2012年8月进行首次海上打靶试验,成功击落无人靶机。LaWS项目的目标是获得100千瓦输出功率,按照美国商用光纤激光器目前发展的速度,该目标在2016年实现并不是遥不可及的目标。
现在我们可以看出在固体激光器领域,国内产品与美国的差距。我国8千瓦级的全固态激光器今年还处于实验室状态,而美国在09年已将15千瓦级产品用于激光武器。我国最先进的单模光纤激光器输出功率今年还是1千瓦级,美国也在09年将5千瓦产品武器化。而作为行业翘楚的美国IPG公司在09年还展示10千瓦级的单模光纤激光器,武汉锐科在今年将10个单模光纤激光器通过光束相干合成才获得10千瓦的输出。可以说,单在输出功率方面,乐观估计,我国全固态激光产品与美国还有5-10年的差距。
美国军方现在执行的激光项目繁多,除了前述的JHPSSL和LaWS,还有HELTD、MLD激光武器演示项目。HELTD、MLD研究的是激光武器跟踪、瞄准控制,简单地说,JHPSSL是激光炮,HELTD、MLD则是它的炮座,前者是装在一辆高机动越野卡车上,后者装在军舰上。在光纤激光器方面,美军还有100千瓦级吊舱式激光武器、10千瓦级MK-38-TLS反小艇系统两个项目。此外美军还进行自由电子激光(FEL)器的预研,JHPSSL项目也在新型板条、光纤、盘片激光器领域进行探索,期望提高激光器的能量转换效率。
从美国激光器的发展历程来看,除了军方重视投入大量资金外,其商用激光器技术进步在激光武器化方面也起了关键作用,在全固态激光器领域,其军用与商用已出现相互促进提高的态势。
激光武器现在已突破小型化限制,不多久就可在军舰、战斗机上实际装备,现有的导弹武器可能会失去原有价值,一场新的军事革命即将来临。
http://laser.ofweek.com/2013-04/ART-240002-8500-28681099.html
单模光纤激光 器我们现在与美国差10倍
1千瓦与10千瓦的差距啊
1千瓦与10千瓦的差距啊
将来把激光武器装到战斗机上空战的话,那场面不就是雷电吗?哇塞,真人真机雷电秀啊
你这是没搞懂概念,我们的10k是十根激光最后合成到一根光纤,美国的也是这样的,最后出来都是一根,和美国差距已经不大了
还是业内人士来评价吧
什么时候投资水平达到人家美国的水平再来谈差距。
从“望尘莫及”到“望其项背”!~
中国军工技术积累~突破~赶超!{:soso_e166:}
中国军工技术积累~突破~赶超!{:soso_e166:}
激光网? 那个专门聚焦了一堆洋代理,假国产真组装的假冒伪劣激光拼装团伙吗?
连激光的基本知识都不懂,瞎扯什么固体只有一百KW? 土鳖的那一大堆巨无霸手电筒,随便哪一个的输出功率都是美鬼的XXX倍,土鳖才是固体激光的真祖宗。
化学激光根本不适合军用,即使是工业用也没有前途,成本高还不环保。 美鬼自己都玩不下去了,还拿这个错误的方向来说事?
光纤激光,土鳖公开的只有军民两用的小东西,真正的大家伙不能公开而已,随便哪一款都不是美鬼能比的。
连激光的基本知识都不懂,瞎扯什么固体只有一百KW? 土鳖的那一大堆巨无霸手电筒,随便哪一个的输出功率都是美鬼的XXX倍,土鳖才是固体激光的真祖宗。
化学激光根本不适合军用,即使是工业用也没有前途,成本高还不环保。 美鬼自己都玩不下去了,还拿这个错误的方向来说事?
光纤激光,土鳖公开的只有军民两用的小东西,真正的大家伙不能公开而已,随便哪一款都不是美鬼能比的。
dddd-dh 发表于 2013-5-1 18:25
激光网? 那个专门聚焦了一堆洋代理,假国产真组装的假冒伪劣激光拼装团伙吗?
连激光的基本知识都不懂 ...
相信你的爆料。
激光网? 那个专门聚焦了一堆洋代理,假国产真组装的假冒伪劣激光拼装团伙吗?
连激光的基本知识都不懂 ...
相信你的爆料。
先来进行一系列的名词解释。什么是激光?1958年,美国科学家肖洛(Schawlow)和汤斯(Townes)发现了一种神奇的现象:当他们将氖光灯泡所发射的光照在一种稀土晶体上时,晶体的分子会发出鲜艳的、始终会聚在一起的强光--激光。他们为此发表了重要论文,并获得1964年的诺贝尔物理学奖。激光原理的物理学描述是,当物质在受到与其分子固有振荡频率相同的能量激发时,都会产生一种不发散的强光。
==============
吐槽无力
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吐槽无力
高功率相干合成才是最關鍵的技術。
10根1100w的單模激光器,合成萬瓦的相干激光。效率不錯。
單根單模光纖激光功率太大不行。
電光效率大概只有25-30(IPG最新的才33%的效率)
也就是如果單根做到10kw的單模輸出,大概需要40kw的輸入功率。
也就是說30kw的都是廢熱。
文獻上提到過這樣的話。3KW就得上水冷保護(對光纖水冷)。
這種應該不如多條1KW單模光纖,相干合成10kw的激光。
至少這部份的(光纖不必水冷)
如果按光光耦合效率90%以上,10KW光纖部份,出光10kw 只有1KW的廢熱留在光纖上...
10根1100w的單模激光器,合成萬瓦的相干激光。效率不錯。
單根單模光纖激光功率太大不行。
電光效率大概只有25-30(IPG最新的才33%的效率)
也就是如果單根做到10kw的單模輸出,大概需要40kw的輸入功率。
也就是說30kw的都是廢熱。
文獻上提到過這樣的話。3KW就得上水冷保護(對光纖水冷)。
這種應該不如多條1KW單模光纖,相干合成10kw的激光。
至少這部份的(光纖不必水冷)
如果按光光耦合效率90%以上,10KW光纖部份,出光10kw 只有1KW的廢熱留在光纖上...
國內單模的光纖激光器,最大找到過3KW級別的報導
tzblue 发表于 2013-5-1 19:26
相信你的爆料。
是 我在激光网看他们竟然说ipg是美国的 现在还在那呢
相信你的爆料。
是 我在激光网看他们竟然说ipg是美国的 现在还在那呢
jeciq 发表于 2013-5-1 23:27
是 我在激光网看他们竟然说ipg是美国的 现在还在那呢
IPG不是美国的吗?
是 我在激光网看他们竟然说ipg是美国的 现在还在那呢
IPG不是美国的吗?
失落的天堂 发表于 2013-5-2 00:00
IPG不是美国的吗?
The company was founded in Russia, but is now headquartered in Oxford, Massachusetts, and operates internationally.
IPG不是美国的吗?
The company was founded in Russia, but is now headquartered in Oxford, Massachusetts, and operates internationally.
longxia 发表于 2013-5-2 00:09
The company was founded in Russia, but is now headquartered in Oxford, Massachusetts, and operates ...
看公司除了看总部所在地外,关键还要看控股的一方和主要的研发体系在什么国家,至于创立在哪个国家(或者创立者是谁)并不重要。
所以我对IPG不是美国公司的观点有疑问...
The company was founded in Russia, but is now headquartered in Oxford, Massachusetts, and operates ...
看公司除了看总部所在地外,关键还要看控股的一方和主要的研发体系在什么国家,至于创立在哪个国家(或者创立者是谁)并不重要。
所以我对IPG不是美国公司的观点有疑问...
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光器?1974年斯坦福大学的第一台自由电子激光器不是固态激光器?
现在成熟的大功率激光器恰恰基本都是化学激光。固体激光器现阶段的功率输出暂时无法和化学激光相比的。要使得固体激光器的功率有数量级的提高需要理论上的突破,目前这方面研究做的最好的是麻省理工。
美国现在停掉了空军的ABL项目,但剩下来的一堆项目中依然有化学激光项目。当然也有固态激光器。
dddd-dh 发表于 2013-5-1 18:25
激光网? 那个专门聚焦了一堆洋代理,假国产真组装的假冒伪劣激光拼装团伙吗?
连激光的基本知识都不懂 ...
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光器?1974年斯坦福大学的第一台自由电子激光器不是固态激光器?
现在成熟的大功率激光器恰恰基本都是化学激光。固体激光器现阶段的功率输出暂时无法和化学激光相比的。要使得固体激光器的功率有数量级的提高需要理论上的突破,目前这方面研究做的最好的是麻省理工。
美国现在停掉了空军的ABL项目,但剩下来的一堆项目中依然有化学激光项目。当然也有固态激光器。
laser 之前是maser.
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光 ...
你去搜DDDD一DH的贴,从来只有结论,没有证据,你一问他证据,一句话,军用,保密
你去搜DDDD一DH的贴,从来只有结论,没有证据,你一问他证据,一句话,军用,保密
失落的天堂 发表于 2013-5-2 00:14
看公司除了看总部所在地外,关键还要看控股的一方和主要的研发体系在什么国家,至于创立在哪个国家(或者 ...
我根本不认识这个公司 就上面看你们讨论 去查了下wiki
看公司除了看总部所在地外,关键还要看控股的一方和主要的研发体系在什么国家,至于创立在哪个国家(或者 ...
我根本不认识这个公司 就上面看你们讨论 去查了下wiki
南极冰 发表于 2013-5-2 00:49
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光 ...
别把CD扯上 dddd-dh一直是这个调罢了
相对来说 上面的 土鸡兄懂的更多
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光 ...
别把CD扯上 dddd-dh一直是这个调罢了
相对来说 上面的 土鸡兄懂的更多
不明真相群众表示:没看到我军的激光炮,连八股都没。前些年国防投入很差,没道理激光就有投资。
南极冰 发表于 2013-5-2 00:49
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光器?1974年斯坦福大学的第一台自由电子激光器不是固态激光器?
现在成熟的大功率激光器恰恰基
5dh这吹国产发动机吹到爆的神棍你还和他理论来自: Android客户端
现在CD有些人喜欢张嘴就来。如果TB是固态激光祖宗,那梅曼的第一台激光器不是固体激光器?那是化学激光器?1974年斯坦福大学的第一台自由电子激光器不是固态激光器?
现在成熟的大功率激光器恰恰基
5dh这吹国产发动机吹到爆的神棍你还和他理论来自: Android客户端
激光网? 那个专门聚焦了一堆洋代理,假国产真组装的假冒伪劣激光拼装团伙吗?
连激光的基本知识都不懂 ...
醒醒,天亮了
连激光的基本知识都不懂 ...
醒醒,天亮了
中国水平怎么样,得问长春光机所和合肥物质所的。嘿嘿,佛曰不可说不可说啊
反正比发动机的差距小